胡海波/吴明在ACS Nano: 首次报道!离子筛涂层实现无枝晶金属锌负极 2023年10月15日 下午10:16 • 顶刊 • 阅读 17 金属锌负极 (MZAs) 上的尖端诱导枝晶从根本上降低了水系锌金属电池 (ZMB) 的可充电性。如何以更环保、更经济和可扩展的方式解决MZA的棘手问题并具有更好的可行性,仍然是一个巨大的挑战。 在此,安徽大学胡海波教授、吴明在教授等人首次提出了一种由可再生、低成本、环境友好的3D交织细菌纤维素组成的有趣离子筛(IS),通过原位自组装途径沉积在MZA(Zn@IS)表面,可有效抑制 MZA 上的枝晶生长。 详细的实验表征及分子动力学/DFT计算证明,与配位水相比,IS与Zn2+的相互作用更强,从而打破了水合Zn2+的溶剂化平衡,促进了[Zn(H2O)6]2+的去溶剂化。同时,由于涂层排斥大量的配位水,MZAs与电解液之间的界面自由水较少,有效削弱了析氢副反应。此外,具有丰富纳米孔作为离子通道的IS涂层可使Zn2+离子通量均匀化,有助于Zn均匀沉积。 图1. IS涂层的原位自组装策略示意图及表征 正如预期的那样,与原始Zn||Zn对称电池(仅300 h过电位就从127.2迅速增大到376.8 mV)相比,Zn@IS||Zn@IS电池在3000 h(0.25mAh cm-2)下具有更出色的电镀和剥离稳定性,观察到的过电位仅略有增加(从73.5增加到78.1mV)。 随后,与进一步设计的碳纳米管(CNT)@MnO2正极配对,得到的全ZMB的循环性能(0.5 A g-1下循环3000次后容量保持率为73.3%)远优于基于原始MZA的电池(仅为21%),验证了Zn@IS负极作为原始MZA的替代电极以提高ZMB的可充电性能的可行性。该研究提供了一种简单但高效的保护协议以加强MZA 的电化学可逆性,从而缩小ZMB可充电性的现实与商业需求之间的差距。 图2. 基于原始Zn和Zn@IS负极的ZMB性能对比 Ion Sieve: Tailoring Zn2+ Desolvation Kinetics and Flux toward Dendrite-Free Metallic Zinc Anodes, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c08638 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/7c28e7b3b0/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 马丁&刘洪阳,最新JACS! 2022年10月12日 北理大爆发,连续两周发表Science! 2022年10月22日 唐永炳Angew:首次发现微米级铝负极的异常尺寸依赖性! 2023年10月8日 ACS Nano:单层/少层正极纳米颗粒涂层实现高性能全固态电池 2022年11月3日 华东理工江浩AM:新纪录!光充电锂离子电池,100次循环后无容量损失! 2023年10月15日 大连理工侯军刚等AM:PO43−-In NPs实现高效电催化CO2还原 2023年10月6日